Uzdatnianie wody kranowej: Działanie i zastosowanie filtrów węglowych

Szczegóły: Opublikowano: 01. December 2025

Węgiel aktywny to wyjątkowy materiał o szerokim zastosowaniu, który odgrywa kluczową rolę w procesach filtracyjnych, zarówno w przemyśle, jak i w codziennym życiu. Jego unikalne właściwości wynikają z niezwykle porowatej struktury, która zapewnia ogromną powierzchnię adsorpcyjną. Dzięki tej strukturze węgiel aktywny ma zdolność do skutecznego pochłaniania różnorodnych zanieczyszczeń, zarówno chemicznych, jak i organicznych.

Czym jest węgiel aktywny?

Węgiel aktywny, zwany również aktywowanym, to rozdrobniony węgiel pierwiastkowy, w którego skład wchodzi sadza, drobny grafit i popiół. Do jego produkcji używa się drewna, torfu lub odpadów produkcji rolniczej: łupin, skorup, pestek, nasion. Za jeden z najlepszych jakościowo uważa się węgiel aktywny ze skorup orzecha kokosowego. W pierwszej kolejności składniki są poddane karbonizacji, innymi słowy zwęgleniu, w temperaturze powyżej 600°C.

Proces aktywacji węgla

Karbonizacja: Surowiec bogaty w węgiel, taki jak drewno, torf, węgiel kamienny, łupiny kokosów lub inne materiały organiczne, jest podgrzewany w kontrolowanej atmosferze beztlenowej (lub z bardzo małą ilością tlenu). Proces ten usuwa z surowca substancje lotne, pozostawiając prawie czysty węgiel.
Aktywacja:
- Aktywacja chemiczna: Surowiec jest impregnowany substancjami chemicznymi (np. kwasem fosforowym, wodorotlenkiem potasu lub chlorkiem cynku), a następnie podgrzewany w wysokiej temperaturze. Proces ten otwiera pory i zwiększa powierzchnię węgla.
- Aktywacja fizyczna: Węgiel jest podgrzewany w obecności pary wodnej lub dwutlenku węgla w temperaturze 800-1100°C.

W efekcie tego procesu, drobinki węgla nabierają porowatości i zdolności do adsorbcji. Dopiero teraz produkt nabiera pożądanych cech i staje się węglem aktywowanym.

Proces aktywacji węgla polega na przekształceniu zwykłego węgla w materiał o bardzo dużej powierzchni wewnętrznej i wysokiej porowatości, dzięki czemu węgiel aktywny zyskuje zdolność do adsorpcji zanieczyszczeń.

W wyniku aktywacji węgiel staje się niezwykle porowaty, co oznacza, że ma ogromną powierzchnię wewnętrzną (nawet do 1500 m² na gram węgla!).

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

Działanie filtra węglowego

Działanie filtra węglowego polega na doprowadzeniu do niego cieczy lub gazu, które mają być oczyszczone z niepożądanych substancji. Przepływające przez filtr medium trafia na złoże węgla aktywnego. Kontakt zanieczyszczeń znajdujących się w gazie lub cieczy z węglem aktywnym powoduje zachodzenie zjawiska adsorpcji.

Filtry węglowe do wody występują w różnej postaci: na kran, pod zlew czy też jako popularny dzbanek. Filtry węglowy do wody to doskonała opcja oczyszczania jej z chloru i niebezpiecznych substancji. Może być wykorzystywany zarówno do poprawiania jakości domowej kranówki, jak i w dalekiej podróży.

Zadaniem filtra węglowego jest oczyszczenie wody z drobin, szkodliwych substancji oraz związków chemicznych, które mogą być potencjalnie niebezpieczne dla zdrowia.

Adsorpcja - klucz do czystej wody

Filtracja węglem aktywnym jest tak powszechna i jednocześnie skuteczna, dzięki procesowi adsorpcji. Co to takiego? To specjalna właściwość węgla, który zatrzymuje na swojej powierzchni mikrocząsteczki zanieczyszczeń obecnych w wodzie. Nie zmienia to struktury filtra węglowego, ponieważ proces nie jest absorpcją.

Podczas filtracji tym surowcem nie wytwarzają się żadne odpady czy związki chemiczne. Cząsteczki węgla połączone są ze sobą wiązaniami. Tworzą one pęknięcia i kieszenie. To z kolei stanowi strukturę idealną do adsorbowania zanieczyszczeń. Mikropory na jego powierzchni, czynią węgiel aktywny bardzo wydajnym surowcem do filtrowania wody. Średnica tych porów, w najbardziej popularnych węglach stosowanych do oczyszczania, jest mniejsza niż 2 nm.

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Budowa węgla aktywnego posiada naturalne właściwości do zatrzymywania zanieczyszczeń. Są one wykorzystywane także, do filtrowania różnych stanów skupienia substancji, np. gazów. Jednak, to właśnie w dziedzinie uzdatniania wody stosuje się go na szeroką skalę.

Skuteczną filtrację wody pitnej, zapewnia główna właściwość węgla aktywnego: duża powierzchnia filtracyjna. Co to oznacza w praktyce? Jeden gram węgla aktywnego, ma adsorbującą powierzchnię wielkości nawet 1500 metrów kwadratowych.

Zastosowanie węgla aktywnego w filtrach do wody

Węgiel aktywny jest niezrównanym adsorbentem, czyli "pochłaniaczem". Adsorbentem nazywamy substancję, której nawet niewielka porcja posiada bardzo dużą powierzchnię. Dzięki niezwykle porowatej strukturze, węgiel aktywny spełnia ten warunek idealnie. Jego powierzchnia może wynosić nawet do 3300 m2/g.

Węgiel aktywny ostatnio rozgościł się także w branży kosmetycznej. Zastosowany w kosmetykach myjących, maseczkach do twarzy czy peelingach, pozwala na dokładne oczyszczanie i detoksykację skóry. Węgiel aktywny sprawdza się także jako składnik pochłaniaczy gazów w maskach przeciwgazowych, klimatyzatorach, oczyszczaczach powietrza, a nawet... O tym, że stosuje się go w filtrach wody, już wiemy. Warto jednak wspomnieć, że dotyczy to nie tylko niewielkich filtrów domowych, ale nawet tych działających na skalę przemysłową.

Jakie zanieczyszczenia usuwa filtr węglowy?

Chlor
Pestycydy
Metale ciężkie (np. ołów, rtęć)
Związki organiczne
Niektóre związki chemiczne
Rozpuszczalniki

Filtrowanie węglem aktywnym, jest równie skuteczne wobec takich związków, jak metale ciężkie - chrom, arsen, nikiel, rtęć. Węgiel usunie z wody także rozpuszczalniki czy związki organiczne. Cząsteczki węgla aktywnego, są również w stanie wyłapać wirusy obecne w wodzie.

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

Aktywowany węgiel używany jest również do zatrzymywania organicznych związków. W praktyce w domowych filtrach wody i stacjach uzdatniania wody węgiel aktywny stosowany jest bardzo często do usuwania nieprzyjemnego zapachu, do poprawy smaku wody do picia oraz do podnoszenia odczynu pH, jako wstępna filtracja wody i jako końcowe szlifowanie parametrów wody pitnej.

Rodzaje filtrów węglowych do wody

Najprostszy podział filtrów węglowych obejmuje urządzenia przeznaczone do oczyszczania cieczy oraz do usuwania zanieczyszczeń z gazów. Różnią się one budową, zastosowanymi rozwiązaniami i parametrami technicznymi. Rodzaj filtra węglowego zależeć będzie od wielkości przepływu strumienia gazów bądź cieczy czy ilości zanieczyszczeń.

Poniżej omawiamy najchętniej stosowane rozwiązania, czyli filtry wody z węglem aktywnym. Proponujemy przegląd różnych rozwiązań, od najmniejszych wkładów - po duże stacje uzdatniające wodę.

Wkłady liniowe z węglem aktywnym: Wytwarzane z łupiny kokosa, najlepsze do umieszczenia w filtrach osmotycznych. Systemy do nanofiltracji i akwarystyczne również działają z liniowymi wkładami z węglem.
Wkłady węglowe blokowe: To również rodzaj wkładu, przeznaczony do osmozy, a także w podzlewozmywakowych filtrach kuchennych.
Wkłady węglowe do korpusów Big Blue: Sprasowane bloki węglowe, które można umieścić w korpusach narurowych typu Big Blue. Takie wkłady trzeba wymieniać co kilka miesięcy, w zależności od ich stopnia zużycia. Świetnie sprawdzają się jako dodatkowe uzdatnianie wody, za stacją zmiękczającą. Poprawią smak wody, która została wcześniej oczyszczona z jonów twardości.
Zmiękczacze wody z węglem: To rozwiązanie zapewniające jednoczesne dostarczanie wody zmiękczonej i smacznej do picia.
Duże kolumny węglowe: Zazwyczaj są stosowane do wody z sieci z bardzo dużą ilością chloru.

Duże kolumny z węglem aktywnym są najbardziej efektywnym rozwiązaniem do filtracji wody. Ich koszty eksploatacyjne są niewielkie, ponieważ węgiel aktywny opłukiwany jest czystą wodą w celu usunięcia zanieczyszczeń mechanicznych. Taka stacja węglowa do uzdatniania wody jest najczęściej stosowana do usuwania chloru występującego w dużej ilości w wodzie wodociągowej.

Korzyści z używania filtrów węglowych

Poprawa smaku i zapachu wody: Filtry węglowe skutecznie usuwają chlor i inne substancje, które negatywnie wpływają na smak i zapach wody.
Usuwanie zanieczyszczeń organicznych i chemicznych: Węgiel aktywny adsorbuje pestycydy, herbicydy, rozpuszczalniki i inne szkodliwe substancje.
Redukcja metali ciężkich: Filtry węglowe pomagają w usuwaniu ołowiu, rtęci i innych metali ciężkich z wody.
Poprawa pH wody: Węgiel aktywny może podnosić odczyn pH wody, czyniąc ją mniej kwaśną.

Ochrona zdrowia i środowiska

Redukcja ryzyka długoterminowych skutków zdrowotnych: Regularne spożywanie wody zawierającej nawet śladowe ilości chemikaliów może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, w tym uszkodzenia wątroby i nerek.
Zapobieganie kumulacji w organizmie: Metale ciężkie mają tendencję do gromadzenia się w organizmie, co z czasem może prowadzić do przewlekłych schorzeń.
Zmniejszenie ilości odpadów: Korzystanie z filtrów opartych na węglu aktywnym może znacznie ograniczyć zużycie plastikowych butelek na wodę.
Redukcja śladu węglowego: Produkcja i transport plastikowych butelek generują znaczne ilości emisji CO2.
Odnawialne źródła surowca: Węgiel aktywny jest produkowany z naturalnych surowców, takich jak łupiny orzechów kokosowych, drewno czy węgiel drzewny.

Uzdatnianie wody w domu

Uzdatnianie wody w domu pozwala poprawić jej skład i właściwości. Dzięki uzdatnianiu wodę można w łatwy i szybki sposób pozbawić niepożądanych pierwiastków, związków oraz zanieczyszczeń. W ten sposób udoskonala się jej jakość.

W przypadku domów, które borykają się zarówno z problemem twardości wody, jak i wyczuwalnego w niej chloru polecanym rozwiązaniem są stacje uzdatniania typu 2w1, które w jednej obudowie zawierają filtr węglowy oraz złoże jonowymienne.

Woda może zawierać również zanieczyszczenia mechaniczne - wyłapuje je filtr mechaniczny montowany przed stacją uzdatniania wody. Dzięki temu do urządzeń uzdatniających trafia przefiltrowana wstępnie woda, bez zanieczyszczeń mogących uniemożliwić prawidłowe działanie stacji.

Wymiana wkładu węglowego

Niezależnie od gałęzi przemysłu, złoże węglowe należy okresowo wymieniać na świeże. Czas pracy węgla aktywnego jest zależny od ilości i typu zanieczyszczeń kierowanych na filtr tj. LZO, H2S, siloksany itp. Dodatkowo na żywotność węgla mają również wpływ wilgotność i temperatura oraz stopień zapylenia powietrza.

Podsumowanie

Popularność filtracji wody węglem aktywnym jest jak najbardziej uzasadniona. Węgiel aktywny stosowany w korpusach czy większych uzdatniaczach, poprawia jakość wody pitnej. To, jakie urządzenie wybierzesz jest kwestią skali Twojego zapotrzebowania na uzdatnioną wodę i jej jakości.

Dzięki swojej wszechstronności i ekologicznej naturze węgiel aktywny staje się coraz bardziej popularnym wyborem w systemach filtracji.

Węgiel powszechnie wykorzystuje się do oczyszczania wody. To z kolei wynika z jego właściwości. Jest on w stanie na swojej powierzchni zatrzymać szkodliwe związki, obecne w wodzie.

tags: #uzdatnianie #wody #kranowej #filtr #węglowy #działanie